STP（Spanning Tree Protocol）最早是由数字设备公司DEC（Digital Equipment Corporation）开发的，这个公司后来被收购并改名Compaq公司。IEEE后来开发了它自己的STP版本，称为802.1D。坏消息是，默认时，Cisco交换机运行STP的IEEE802.1D版本，它与DEC版本不兼容。好消息是，Cisco在其新出品的交换机上使用了另一个工业标准，称为802.1W。

      生成树术语

       根桥（Root bridge）：是桥ID最低的网桥。它将成为网络中的焦点，所有其它的决定都是根据根桥的判断来做出选择的。

       桥协议数据单元（BPDU/Bridge Protocol Data Unit）：所有的交换机相互之间都交换信息，并利用这些信息来选出根交换机，也根据这些信息来进行网络的后续配置。默认时，每2秒发送一次BPDU。

       桥ID（Bridge ID）：STP利用桥ID来跟踪网络中的所有交换机。桥ID是由桥优先级（在所有的Cisco交换机上，默认的优先级为32768）和MAC地址的组合来决定的。在网络中，桥ID最小的网桥就成为根桥。

       非根桥（Nonroot bridge）：除了根桥外，其他所有的网桥都是非根桥。它们相互之间都交换BPDU，并在所有交换机上更新STP拓朴数据库，以防止环路并对链路失效采取补救措施。

       端口开销（Port cost）：当两台交换机之间有多条链路且都不是根端口时，就根据端口开销来决定最佳路径，链路的开销取决于链路带宽。

       根端口（Root port）：根端口是指直接连到根桥的链路所在的端口，或者到根桥的路径最短的端口。选择依次比较：开销最低的端口，如开销相同，就使用桥ID小一些的那个，如多条链路来自同一台设备，就使用端口号最低的那条链路。

       指定端口（Designated port）：有最低开销的端口就是指定端口，指定端口被标记为转发端口。

       非指定端口（Nondesignated port）：非指定端口是指开销比指定端口高的端口，非指定端口将被置为阻塞状态，它不是转发端口。

       转发端口（Forwarding port）：指能够转发帧的端口。

       阻塞端口（Blocked port）：阻塞端口是指不能转发帧的端口，这样做是为了防止产生环路。然而，被阻塞的端口将始终监听帧。

       生成树的操作

       STP的任务是找到网络中的所有链路，并关闭任何冗余的链路，这样就可以防止网络环路的产生。STP首先选举一个根桥，由根桥来负责决定网络拓朴。一旦根桥选定，其它的每台交换机就必须找到其唯一的根端口。在两台交换机之间的每一条链路必须有唯一的指定端口，在那条链路上的端口提供到根桥最大的带宽（并不是路短路径）。显然，根交换机上的每个端口都是指定端口，因为根桥离自己总是最近的。在执行STP算法之后，任何既不是端口也不是指定端口的端口，这意味着它们是非根端口、非指定端口，它们将会被置为阻塞状态，从而打破交换环路。

       选举根桥

        桥ID用来选举根桥，并决定根端口。桥ID为8个字节长，其中包括了设备的优先级和MAC地址。

        a、首先看优先级，优先级小的胜出；

        b、看MAC地址，MAC地址最小的设备胜出。

        改变默认优先级是选举根桥的最佳方式。这一点很重要，因为我们希望网络中的核心交换机成为根桥，这样STP就会快速收敛：

Switch B(config)#do show spanning-tree

VLAN0001

   Spanning tree enabled protocol ieee

   Root ID   Priority  32769

            Address  0005.74ae.aa40

            Cost     19

            Port      1(FastEthernet0/1)

            Hello Time  2 sec Max Age 20 sec   Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority  32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)

            Address  0012.7f52.0280

            Hello Time  2 sce Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

            Aging Time  300

[output cut]

       从以上显示得出，交换机B运行的是IEEE802.1d协议，第一项输出（RootID）是交换式网络中根桥的信息，但这不是交换机B的信息。交换机B到根桥的端口（根端口）是端口1。桥ID实际上是有关交换机B和VLAN1的生成树信息。交换机B的默认优先级是32768，这是每台交换机的默认优先级。它被列为32769，由于VLAN ID实际被加进来了，因此在这种情况下，对于VLAN 1，它显示32769，对于VLAN 2显示32770，以此类推。

       在Catalyst交换机上改动桥的优先级的方法：

Switch B(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096  //改变桥优先级为4096；范围<0~61440>

        生成树端口状态

       阻塞（Blocking）：端口将不能转发帧，它只监听BPDU。当交换机加电时，默认情况下所有的端口都处于阻塞状态。

       侦听（Listining）：端口都侦听BPDU，以确信在传送数据帧之前，在网络上没有环路产生。处在侦听状态的端口，在没有形成MAC地址表时，就准备转发数据帧。

       学习（Learning）：交换机端口侦听BPDU，并学习交换式网络中的所有路径。处在学习状态的端口形成了MAC地址表，但不能转发数据帧。转发延迟意味着将端口从侦听状态转换到学习状态所花费的时间，默认时设置为15秒，可以用命令show spanning-tree显示出来。

       转发（Forwarding）：在桥接的端口上，处在转发状态的端口发送并接收所有的数据帧。如果在学习状态结束时，端口仍然是指定端口或根端口，它就进入转发状态。

       禁用（Disabled）：从管理上讲，处于禁用状态的端口不能参与帧的转发或形成STP。处于禁用状态下的端口实质上是不工作的。

       说明：只有在学习状态或转发状态下，交换机才能填写MAC地址表。大多数情况下，交换机端口都处在阻塞或转发状态。但如果网络的拓朴改变了（如：链路失效或添加了一台新的交换机），交换机端口就会处于侦听或学习状态。

       收敛：

       当网桥或交换机上的所有端口都转变到转发或阻塞状态时，就产生了收敛。在收敛完成之前，交换机不能转发任何数据。收敛是重要的，它用来确保所有的设备都有同样的数据库，但它确实会花一些时间。从阻塞状态转变到转发状态通常要花50秒。

       生成树快速端口（PortFast）

        如果你有一台服务器或其它设备连接到交换机上，而且可以保证在禁用STP时不会产生交换环路，那么就可以在这些端口上使用快速端口。使用快速端口意味着，当STP正在收敛时，端口不会花费通常的50秒才进入转发状态。在端口配置模式下：

Switch(config-if)#spanning-tree portfast

       生成树上行链路快速（UplinkFast）

       上行链路快速是Cisco产品特有的特性，当链路失效时，它可用来改进STP收敛时间，Cisco推荐仅当交换机典型地在接入层有被阻塞的端口时，才启用UplinkFast。允许交换机在primary link失效前，找出到根桥的可选路径。这意味着如果主链路失效，备份链路（secondary link）将更快地启用，端口将不会等待通常的50秒STP收敛时间。

       生成树主干快速（Backbone Fast）

       在本地交换机上，UplinkFast用来确定并快速修复链路失效。与UplinkFast不一样的是，Cisco有另外一个专用的STP扩展特性，称为主干快速，当某条链路并没有直连到失效的交换机时，就可以使用BackboneFast加速收敛。

       特别重申：UplinkFast只能配置在接入层交换机上或带冗余链路的交换机上，而且至少有一条链路处于阻塞状态，而BackboneFast可以在所有的Catalyst交换机上启用，以便能够检测到非直连的链路失效。启用BackboneFast可在50秒的默认STP收敛时间中，它能节省20秒时间。

       快速生成树协议（RSTP）802.1W

       Cisco创建PortFast、UplinkFast、BackboneFast来“修补”IEEE802.1d标准中的漏洞和缺陷。这些特性的不足之处仅在于，它们是Cisoc专用的且需要进行额外的配置。但新的802.1w标准（RSTP）将所有这些“问题”都放在一个封包中解决了。重要的是，必须确信网络中所有的交换机都在正确地运行802.1w。当它与老的网桥交互作用时，802.1w内在的快速收敛能力将失效。

       EtherChannel

       将多条冗余链路捆在一起创建出逻辑聚合，这样，多条链路就可以像一条链路那样起作用。Cisco版本称为端口聚合协议（Port Aggregation Protocol ，PagP）；IEEE的802.3ad标准则称为链路聚合控制协议（Link Aggregation Control Protocol ，LACP）。